Адресация и маршрутизация в сетях TCP/IP

Цель: Изучить на практике принципы маршрутизации иадресации в сетях, а также установить промежуточные узлы, обеспечивающие маршрутизацию между двумя хостами.

В результате выполнения данной работы студенты должны изучить принцип адресации в сетях, познакомится со структурой файла, hosts.txt, являющегося прообразом DNS, выявитьвсе промежуточные узлы, соединяющие заданные два узла. Усвоить методы просмотра ключевых записей базы данных DNS.

В конце лабораторной работы студенты должны создать файл, содержащий полное описание команд pingи tracert(pathping), а также доменные имена и IP-адреса всех узлов, соединяющих его рабочую станцию с серверомdo.ui-miit.ru.

ПРИМЕЧАНИЕ: при технической невозможности выполнения ряда заданий, зафиксировать сообщение выводимое на экран компьютера в отчете.

Введение.

Утилита traceroute осуществляет трассировку маршрута, посылая серию обычных IP-пакетов в конечную точку изучаемого маршрута. Идея метода состоит в следующем. Значение времени жизни (TTL) первого отправляемого пакета устанавливается равным 1. Когда протокол IP первого маршрутизатора принимает этот пакет, то он в соответствии со своим алгоритмом уменьшает значение TTL на 1 и получает 0. Маршрутизатор отбрасывает пакет с нулевым временем жизни и возвращает узлу-источнику ICMP-сообщение об ошибке истечения времени дейтаграммы (значение поля типа равно 11) вместе с заголовком IP и первыми 8 байтами потерянного пакета. Получив ICMP-сообщение о причине недоставки пакета, утилита traceroute запоминает адрес первого маршрутизатора (который извлекает из заголовка IP-пакета, несущего ICMP-сообщение).

Примечание: ICMP (англ.InternetControlMessageProtocol — протокол межсетевых управляющих сообщений [1]) — сетевой протокол, входящий в стек протоколов TCP/IP. В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, например, запрашиваемая услуга недоступна, или хост, или маршрутизатор не отвечают. Также на ICMP возлагаются некоторые сервисные функции.

Затем traceroute посылает следующий IP-пакет, но теперь со значением TTL, равным 2. Этот пакет благополучно проходит первый маршрутизатор, но «умирает» на втором, о чем немедленно отправляется аналогичное ICMP-сообщение об ошибке истечения времени дейтаграммы. Утилита traceroute запоминает адрес второго маршрутизатора и т. д. Такие действия выполняются с каждым маршрутизатором вдоль маршрута вплоть до узла назначения или неисправного маршрутизатора. Мы рассматриваем работу утилиты traceroute весьма схематично, но и этого достаточно, чтобы оценить изящество идеи, лежащей в основе ее работы. Остальные ICMР-сообщения об ошибках имеют такой же формат и отличаются друг от друга только значениями полей типа и кода. Далее приведена копия экранной формы, выведенной утилитой tracert (Windows) при трассировке хоста ds.internic.net [198.49.45.29]:

Последовательность строк соответствует последовательности маршрутизаторов, образующих маршрут к заданному узлу Первое число в строке — число хопов (шагов) до соответствующего маршрутизатора. Утилита traceroute тестирует каждый маршрутизатор трижды, поэтому следующие три числа в строке — это значения RTT, вычисленные путём посылки трёх пакетов, время жизни которых истекло на этом маршрутизаторе. Если ответ от какого-либо маршрутизатора не приходит за заданное время, то вместо времени на экране печатается звёздочка (*).

Далее идут IP-адрес и доменное имя (если оно имеется) маршрутизатора. Видно, что почти все интерфейсы маршрутизаторов поставщиков услуг Интернета зарегистрированы в службе DNS, а первые два, относящиеся к локальным маршрутизаторам, — нет. Ещё раз подчеркнём, что время, указанное в каждой строке, это не время прохождения пакетов между двумя соседними маршрутизаторами, а время, за которое пакет проделывает путь от источника до соответствующего маршрутизатора и обратно. Так как ситуация в Интернете с загрузкой маршрутизаторов постоянно меняется, то время достижимости маршрутизаторов не всегда нарастает монотонно, а может изменяться достаточно произвольным образом.

Другим представителем группы ICMP-сообщений являются эхо-запросы и эхо-ответы,используемые в утилите

ping.

Эхо-запрос и эхо-ответ, в совокупности называемые эхо-протоколом, представляют собой очень простое средство мониторинга сети. Компьютер или маршрутизатор посылает по сети ICMP-сообщение эхо-запроса, указывая в нем IP-адрес узла, достижимость которого нужно проверить. Узел, получивший эхо-запрос, формирует и отправляет эхо-ответ отправителю запроса. Так как эхо-запрос и эхо-ответ передаются по сети внутри IP-пакетов, то их успешная доставка означает нормальное функционирование всей транспортной системы составной сети.

Утилита ping обычно посылает серию эхо-запросов к тестируемому узлу и предоставляет пользователю статистику об утерянных эхо-ответах и среднем времени реакции сети на запросы. Утилита ping выводит на экран сообщения следующего вида обо всех поступивших ответах:

Из приведённой распечатки видно, что в ответ на тестирующие запросы, посланные узлу serverl.citmgu.ru, было получено 4 эхо-ответа. Длина каждого сообщения составляет 64 байта.

В следующей колонке помещены значения времени оборота (RTT), то есть времени от момента отправки запроса до получения ответа на этот запрос. Как видим, сеть работает достаточно нестабильно — время в последней строке отличается от времени во второй более чем в два раза. На экран выводится также оставшееся время жизни поступивших пакетов.

Из сказанного следует, что в основе работы популярных утилит мониторинга IP-сетей ping и tracert лежит протокол ICMP и формируемые им сообщения.